PROJET EN COURS : Les gîtes de terres rares

DIVEX et le Ministère de l’Énergie et des Ressources naturelles (MERN) ont lancé en 2013 un projet de recherche sur les terres rares (ETR). Le Québec est particulièrement bien placé pour devenir un producteur majeur de terres rares, et plus spécifiquement de terres rares lourdes, en raison des nombreuses intrusions alcalines/hyperalcalines et de carbonatites que l’on trouve sur son territoire. En effet, bon nombre de ces intrusions montrent des teneurs élevées en terres rares. À l’heure actuelle, plusieurs gîtes ont été découverts et sont à des stades d’exploration avancée. Ces gîtes sont entre autres : Strange Lake (pluton granitique), St-Honoré et d’Eldor qui sont encaissés dans des complexes de carbonatite, Kipawa qui est encaissé dans un complexe métamorphique de syénite et de granite, Lac à Paul qui se trouve dans la suite anorthositique du Lac-Saint-Jean et Kwyjibo (type IOCG). Cependant, de nombreuses autres intrusions alcalines/hyperalcalines, notamment dans des unités de la suite plutonique de Nain, comme le batholite de Mistastin, n’ont été que brièvement étudiés sur le plan géologique. Le projet de recherche sur les terres rares de DIVEX /MERN est multidisciplinaire. Il comprend 3 études de cas (Eldor, Lac à Paul et Kipawa) et 2 projets intégrateurs qui visent à documenter la signature géophysique et la signature isotopique en Sm-Nd des principaux gîtes d’éléments des terres rares au Québec. Ce projet a pour objectif d’améliorer la compréhension du mode de mise en place des minéralisations en ETR, d’ identifier des métallotectes et de développer de nouvelles méthodes d’exploration qui augmenteront les probabilités de découvertes économiques majeures au Québec.

TRmains-01

Trois études de cas

  1. Projet Eldor : Métallogénie du gîte Eldor

    • Étudiante au doctorat : Caitlin Beland
    • Professeur : A.E. Williams Jones, Université McGill
    Objectifs du projet :

    Déterminer les processus impliqués dans la formation de la minéralisation économique en ETR dans le gîte Ashram, associé au complexe de carbonatite d’Eldor (Québec). Bien qu’il existe de nombreuses études descriptives sur les carbonatites riches en ETR, les mécanismes responsables de l’enrichissement de ces systèmes en terres rares sont encore mal compris. Ces processus comprennent la fusion partielle du manteau, l’évolution des magmas hyperalcalins par cristallisation fractionnée ou par exsolution de liquides carbonatés immiscibles, et la remobilisation hydrothermale.

    Méthodologie :
    • Étude pétrographique des carottes de forage
    • Chimie minérale – Étude des inclusions vitreuses (MI) et des inclusions fluides (FI) dans le but de caractériser l’évolution de l’intrusion carbonatitique et les fluides qui y sont dérivés
    Impacts pour l’exploration :

    Une compréhension approfondie des mécanismes d’enrichissement des ETR dans les carbonatites (p. ex. : Eldor) est nécessaire afin de développer des vecteurs d’exploration efficaces pour mener à des découvertes futures.

  2. Projet Lac à Paul : Caractérisation des terres rares dans les apatites du gisement P-Ti du Lac à Paul dans l’anorthosite du Saguenay-Lac-Saint-Jean

    • Étudiant à la maîtrise : William Chartier-Montreuil
    • Professeur : Sarah Dare, Université d’Ottawa
    Objectifs du projet :
    • Vérifier si l’apatite est l’hôte principal des ETR
    • Caractériser la distribution des ETR en fonction de leur emplacement stratigraphique et latéral dans le gisement en considérant les effets du métamorphisme
    • Étudier le lien pétrogénétique entre la norite nelsonitique et la péridotite nelsonitique
    • Déterminer la composition du magma parent et la comparer avec les ferrodiorites de la région
    Méthodologie :
    • Lithogéochimique et pétrographie des roches ignées
    • Analyse par microsonde des éléments majeurs des apatites (incluant fluor et chlore)
    • Analyse LA-ICP-MS pour les éléments traces et les ETR des apatites
    • Analyse isotopique sur les couples Sm-Nd et Rb-Sr des concentrés d’apatite.
    Résultats préliminaires :
    Le gisement Lac à Paul est situé dans la suite anorthositique du Lac-St-Jean. Il contient 668 Mt de ressources mesurées et indiquées à teneur de 7,01% P2O5 et 38 Mt de ressources présumées à teneur de 6,13% P2O5 (communiqué d’Arianne Phosphate Inc. du 14 octobre 2014). Les hautes teneurs en apatite sont concentrés dans les unités de péroditites nelsonitique, de norite nelsonitique et dans la zones de mélange entre les deux.
  3. Projet Kipawa : Métallogénie des terres rares du gisement de Kipawa, Québec

    • Étudiant à la maîtrise : Frédéric Fleury
    • Professeur : Marc Constantin, Université Laval
    Objectifs du projet :

    Étude des gîtes d’éléments des terres rares (ETR) associés aux complexes syénitiques en utilisant le complexe de Kipawa comme terrain d’étude. Le projet porte sur l’identification de la signature minéralogique et géochimique du gisement de Kipawa, et sur l’origine des ETR au moyen des isotopes radiogéniques

    Méthodologie :
    • Analyses des isotopes radiogéniques de Samarium et de Néodyme
    • Étude géochimique basée sur 1800 analyses d’éléments majeurs et traces sur des carottes de forages
    Résultats préliminaires :

    Les analyses isotopiques Sm-Nd ont permis de bâtir un modèle préliminaire. L’epsilon Nd fortement négatif (-8.7) semble indiquer une source crustale, bien que l’encaissant immédiatement sous-jacent (le gneiss de Kikwissi) ne semble pas être la source directe de ce magma (ligne d’évolution bien distincte).  L’on suppose donc soit une autre source avec une signature Sm-Nd compatible avec celle du complexe, ou un mélange de magma, potentiellement entre le gneiss de Kikwissi et une source mantellique. Ceci contraste avec Ilìmaussaq et Khinina-Lovozero qui sont des localités types pour les gisements de type hyperalcalin, où une origine principalement mantellique est supposée. Impacts pour l’exploration Ce projet permettra de comprendre comment les ETR sont concentrés dans la croûte terrestre et contribuera à fournir à l’industrie de l’exploration minérale un cadre géologique moderne permettant de structurer la découverte et le développement des ressources d’ETR.

    page_terrerare3-01

Deux projets intégrateurs

  1. Étude pétrophysique et géophysique des gîtes de terres rares (ETR) au Québec

    • Étudiant au doctorat : Pengzhi Zhao
    • Professeurs : M. Chouteau (École Polytechnique de Montréal) et C. Dupuis (Université Laval)
    Objectifs du projet :
    • Déterminer les propriétés physiques de la minéralisation et des roches hôtes des ETR au Québec
    • Construire des modèles pour les gîtes des ETR dans la perspective de proposer des stratégies d’exploration
    • Développer des outils informatiques qui serviront à interpréter les données géophysiques des gisements de terres rares
    Méthodologie :

    Les méthodes géophysiques utilisées dans le cadre de ce projet sont : magnétique, gravimétrique, radiométrique et électromagnétique. Les données sont collectés au sol, en avion et en hélicoptère.

    Résultats préliminaires :

    Les propriétés physiques des carottes de forage provenant de trois gîtes (Eldor, Kipawa et Lac à Paul) ont été mesurées au cours de l’été dernier. Récemment, la densité, la porosité et la susceptibilité magnétique des échantillons de carottes recueillies à Eldor ont été mesurées. Actuellement, le traitement et l’analyse des données pétrophysique et géophysique et la construction d’un modèle de susceptibilité magnétique du gîte d’ Eldor sont en cours.

  2. Signature isotopique en Sm-Nd des principaux gîtes d'éléments des terres rares au Québec

    • Étudiante au post-doctotat: Anne-Aurélie Sappin
    • Professeur : G. Beaudoin, Université Laval
    Objectifs du projet :
    • Déterminer la ou les source(s) mantellique(s) impliquée(s) dans la genèse de ces gîtes
    • Identifier la contribution crustale dans la genèse de ces gîtes
    Méthodologie :
    • Analyse par spectromètre de masse à thermo-ionisation (TIMS) de différents minéraux, incluant les carbonates, l’apatite, les feldspaths et l’allanite
    • Travaux en cours : Collecte d’échantillons provenant de différents types de gîte d’ETR situés au Québec :  Gîte associé à des complexes de carbonatite (Niobec, Lac Shortt, Crevier et Eldor) – Gîte associé à des roches ignées peralcalines (Strange Lake et Misery Lake) – Gîte d’oxydes de fer-Cu-Au-ETR (Kwyjibo)
    Impact pour l’exploration :

    Identifier les secteurs les plus favorables pour l’exploration des ETR au Québec

    roche-anneau-01